保持腕部水平的碼垛機器人的製作方法

2023-09-18 19:54:10

專利名稱：保持腕部水平的碼垛機器人的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及碼垛機器人領域，特別是涉及一種保持腕部水平的碼垛機器人。
背景技術：
碼垛機器人通常具有多個串聯或並聯的關節。典型的碼垛機器人，其一般由四個關節串聯/並聯組成，被廣泛應用在袋裝或箱裝貨物的自動碼垛作業，降低了勞動強度，提高了生產效率。在實際碼垛作業過程中，典型的碼垛機器人包括由四個伺服電機分別驅動的腰關節、垂直關節、水平關節和腕關節。其中，垂直關節和水平關節組成並聯形式的放大機構，屬於圓柱坐標型機器人。伺服電機反饋電機的轉角信號，根據機構傳動關係可以推知相應的關節轉角或位置。腕關節用於抓持貨物高速往復運動，且受到貨物慣性力的作用。在實際搬運作業中，抓手總是垂直於水平面朝下的，因此要求手腕與抓手連接的端面需要保持水平。如果手腕端面與水平面存在微小的角度，機器人碼垛的層數越高，貨物垛就容易出現傾斜情況，導致倒垛的嚴重後果。在碼垛機器人本體上，往往採用一定的保持手腕平動機構來保持，從而可以節省本體上電機和控制成本。由於碼垛機器人經常在高速重載工況下工作，為了有效降低末端的慣性力，往往需要將保持平動的機構設計得緊湊而且輕巧，而現有技術中的保持手腕平動機構往往結構較為複雜。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種保持腕部水平的碼垛機器人，以解決現有技術中保持手腕平動機構結構複雜的問題。為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種保持腕部水平的碼垛機器人，包括:底座；腰關節可樞轉地安裝在底座上；垂直導軌，沿豎直方向延伸並固定安裝在腰關節上，垂直導軌上設有垂直關節滑塊；水平導軌，沿水平方向延伸並固定安裝在腰關節上，水平導軌上設有水平關節滑塊；前大臂，第一端與水平關節滑塊鉸接於第一鉸接點；後大臂，第一端與垂直關節滑塊鉸接於第二鉸接點；前後大臂連杆，第一端與前大臂的第一端鉸接於第一鉸接點，前後大臂連杆的第二端與後大臂的中部鉸接於第三鉸接點；小臂，第一端與後大臂的第二端鉸接於第四鉸接點，小臂的中部與前大臂的第二端鉸接於第五鉸接點，其中，第一鉸接點、第三鉸接點、第四鉸接點和第五鉸接點限定出一個四邊形；第一輔助連杆，第一端與水平關節滑塊鉸接於第一鉸接點；第二輔助連杆，第一端與第一輔助連杆的第二端鉸接於第六鉸接點；第三輔助連杆，第一端與小臂的第二端鉸接於第七鉸接點；第四輔助連杆，第一端與第三輔助連杆 的第二端鉸接於第八鉸接點；三角形支架，其第一角與前大臂鉸接於第五鉸接點，三角形支架的第二角與第二輔助連杆的第二端鉸接於第九鉸接點，三角形支架第三角與第四輔助連杆的第二端鉸接於第十鉸接點，其中，第一鉸接點、第六鉸接點、第九鉸接點和第五鉸接點限定出一個四邊形，第五鉸接點、第七鉸接點、第八鉸接點和第十鉸接點限定出一個四邊形；腕關節，固定安裝在第三輔助連杆上。進一步地，第一鉸接點、第六鉸接點、第九鉸接點和第五鉸接點限定的四邊形為平行四邊形。進一步地，第五鉸接點、第七鉸接點、第八鉸接點和第十鉸接點限定的四邊形為平行四邊形。進一步地，第一輔助連杆通過人字形調節機構與水平底板抵接，人字形調節機構包括兩個支腳，每個支腳通過調節螺釘與水平底板抵接。在本申請的技術方案中，第一輔助連杆、第二輔助連杆、前大臂和三角支架之間形成一個四邊形結構(即第一鉸接點、第六鉸接點、第九鉸接點和第五鉸接點限定出一個四邊形)，小臂、第三輔助連杆、第四輔助連杆和三角支架之間形成一個四邊形結構(即第五鉸接點、第七鉸接點、第八鉸接點和第十鉸接點限定出一個四邊形)，兩個四邊形結構通過三角支架連接。這樣，本申請的保持腕部水平的碼垛機器人就能夠依靠上述兩套互相串聯的四邊形機構來保持腕關節的水平度。本申請的技術方案能夠廣泛應用在機器人作業任務上，產生良好的實際意義，經濟效益顯著。

圖1示 意性示出了根據本實用新型的保持腕部水平的碼垛機器人的實施例的結構示意圖；圖2示意性示出了圖1的碼垛機器人的第一輔助連杆及其人字形調節機構的結構示意圖；圖3a和圖3b示意性示出了圖2的第一輔助連杆在人字形調節機構的調節下與水平面呈銳角夾角的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。如圖1所示，本實施例的保持腕部水平的碼垛機器人包括:底座11、腰關節12、垂直導軌、垂直關節滑塊13、水平導軌、水平關節滑塊14、前大臂21、後大臂22、前後大臂連杆23、小臂24、第一輔助連杆31、第二輔助連杆32、第三輔助連杆33、第四輔助連杆34、三角形支架35和腕關節40。其中，底座11是整個機構的基礎，腰關節12可樞轉地安裝在底座11上能夠相對底座11旋轉。垂直導軌沿豎直方向延伸並固定安裝在腰關節12上，水平導軌沿水平方向延伸並固定安裝在腰關節12上，垂直導軌和水平導軌能夠隨腰關節12轉動。垂直導軌上設有垂直關節滑塊13，水平導軌上設有水平關節滑塊14。前大臂21的第一端與水平關節滑塊14鉸接於第一鉸接點C，後大臂22的第一端與垂直關節滑塊13鉸接於第二鉸接點A，這樣，實現了前大臂6在水平面內的調節，和後大臂12在豎直平面內的調節。前後大臂連杆23的第一端與前大臂21的第一端鉸接於第一鉸接點C，前後大臂連杆23的第二端與後大臂22的中部鉸接於第三鉸接點B，小臂24的第一端與後大臂22的第二端鉸接於第四鉸接點F，小臂24的中部與前大臂21的第二端鉸接於第五鉸接點E，其中，第一鉸接點C、第三鉸接點B、第四鉸接點F和第五鉸接點E限定出一個四邊形。第一輔助連杆31的第一端與水平關節滑塊14鉸接於第一鉸接點C，第二輔助連杆32的第一端與第一輔助連杆31的第二端鉸接於第六鉸接點D，第三輔助連杆33的第一端與小臂24的第二端鉸接於第七鉸接點I，第四輔助連杆34的第一端與第三輔助連杆33的第二端鉸接於第八鉸接點J。三角形支架35的第一角與前大臂鉸接於第五鉸接點E，三角形支架35的第二角與第二輔助連杆32的第二端鉸接於第九鉸接點G，三角形支架35第三角與第四輔助連杆34的第二端鉸接於第十鉸接點H，其中，第一鉸接點C、第六鉸接點D、第九鉸接點G和第五鉸接點E限定出一個四邊形，第五鉸接點E、第七鉸接點1、第八鉸接點J和第十鉸接點H限定出一個四邊形；腕關節40，固定安裝在第三輔助連杆33上。在本實施例的技術方案中，第一輔助連杆31、第二輔助連杆32、前大臂21和三角支架35之間形成一個四邊形結構(即第一鉸接點C、第六鉸接點D、第九鉸接點G和第五鉸接點E限定出一個四邊形)，小臂24、第三輔助連杆33、第四輔助連杆34和三角支架35之間形成一個四邊形結構(即第五鉸接點E、第七鉸接點1、第八鉸接點J和第十鉸接點H限定出一個四邊形)，兩個四邊形結構通過三角支架35連接。這樣，本實施例的保持腕部水平的碼垛機器人就能夠依靠上述兩套互相串聯的四邊形機構來保持腕關節的水平度。本實施例的技術方案能夠廣泛應用在機器人作業任務上，產生良好的實際意義，經濟效益顯著。優選地，第一鉸接點C、第六鉸接點D、第九鉸接點G和第五鉸接點E限定的四邊形為平行四邊形。即，第一鉸接點C和第六鉸接點D之間的距離等於第九鉸接點G和第五鉸接點E之間的距離，並且，第一鉸接點C和第五鉸接點E之間的距離等於第六鉸接點D和第九鉸接點G之間的距離。優選地，第五鉸接點E、第七鉸接點1、第八鉸接點J和第十鉸接點H限定的四邊形為平行四邊形。即，第五鉸接 點E和第七鉸接點I之間的距離等於第八鉸接點J和第十鉸接點H之間的距離，第五鉸接點E和第十鉸接點H之間的距離等於第七鉸接點I和第八鉸接點J之間的距離。在本實施例中，第一輔助連杆31與水平面的夾角通過特定的機械零件和裝配來保持一定。第一輔助連杆31平行於三腳支架35的邊EG，從而保證三腳支架35的另一邊EH與水平面的角度保持一定。第三輔助連杆33平行於三腳支架35的邊EH，從而保證第三輔助連杆33與水平面的角度保持一定。腕關節40固定安裝在第三輔助連杆33上從而保證了腕關節40與水平面角度一定。當第一輔助連杆31與水平面的角度一定時，腕關節40與水平面的夾角也是一定的，這樣，當第一輔助連杆31與水平面成某個特定角度時，腕關節40能夠與水平面平行或成用戶所需要的夾角。如圖2所示，第一輔助連杆31通過人字形調節機構與水平底板抵接，人字形調節機構包括兩個支腳，每個支腳通過調節螺釘與水平底板抵接，也就是說，在人字形的撇和捺上設置有調節螺釘。如圖3a和圖3b所示，通過調節螺釘來調節第一輔助連杆31與水平底板的相對距離，進而實現第一輔助連杆31的水平角度調節，從而通過兩套平行四邊形機構來調節腕關節40的水平面夾角。腕關節40通常與水平面是平行，但是特殊工況下，也可以通過調節第一輔助連杆31與水平面的角度使腕關節40與水平面成任意角度。以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護 範圍之內。
權利要求1.一種保持腕部水平的碼垛機器人，其特徵在於，包括: 底座(11); 腰關節(12)可樞轉地安裝在所述底座(11)上； 垂直導軌，沿豎直方向延伸並固定安裝在所述腰關節(12)上，所述垂直導軌上設有垂直關節滑塊(13)； 水平導軌，沿水平方向延伸並固定安裝在所述腰關節(12)上，所述水平導軌上設有水平關節滑塊(14); 前大臂(21)，第一端與所述水平關節滑塊(14)鉸接於第一鉸接點(C)； 後大臂(22)，第一端與所述垂直關節滑塊(13)鉸接於第二鉸接點(A); 前後大臂連杆(23)，第一端與所述前大臂(21)的第一端鉸接於所述第一鉸接點(C)，所述前後大臂連杆(23)的第二端與所述後大臂(22)的中部鉸接於第三鉸接點(B)； 小臂(24)，第一端與所述後大臂(22)的第二端鉸接於第四鉸接點(F)，所述小臂(24)的中部與所述前大臂(21)的第二端鉸接於第五鉸接點(E)，其中，所述第一鉸接點(C)、第三鉸接點(B)、第四鉸接點(F)和第五鉸接點(E)限定出一個四邊形； 第一輔助連杆(31 )，第一端與所述水平關節滑塊(14)鉸接於所述第一鉸接點(C); 第二輔助連杆(32)，第一端與所述第一輔助連杆(31)的第二端鉸接於第六鉸接點(D)； 第三輔助連杆(33)，第一端與所述小臂(24)的第二端鉸接於第七鉸接點(I)； 第四輔助連杆(34)，第一端與所述第三輔助連杆(33)的第二端鉸接於第八鉸接點(J); 三角形支架(35)，其第一角與所述前大臂鉸接於所述第五鉸接點(E)，所述三角形支架(35)的第二角與所述第二輔助連杆(32)的第二端鉸接於第九鉸接點(G)，所述三角形支架(35)第三角與所述第四輔助連杆(34)的第二端鉸接於第十鉸接點(H)，其中，所述第一鉸接點(C)、第六鉸接點(D)、第九鉸接點(G)和第五鉸接點(E)限定出一個四邊形，所述第五鉸接點(E)、第七鉸接點(I)、第八鉸接點(J)和第十鉸接點(H)限定出一個四邊形；腕關節(40)，固定安裝在所述第三輔助連杆(33)上。
2.根據權利要求1所述的碼垛機器人，其特徵在於， 所述第一鉸接點(C)、第六鉸接點(D)、第九鉸接點(G)和第五鉸接點(E)限定的四邊形為平行四邊形。
3.根據權利要求1所述的碼垛機器人，其特徵在於， 所述第五鉸接點(E)、第七鉸接點(I)、第八鉸接點(J)和第十鉸接點(H)限定的四邊形為平行四邊形。
4.根據權利要求1所述的碼垛機器人，其特徵在於， 所述第一輔助連杆(31)通過人字形調節機構與水平底板抵接，所述人字形調節機構包括兩個支腳，每個所述支腳通過調節螺釘與所述水平底板抵接。
專利摘要本實用新型涉及一種保持腕部水平的碼垛機器人，包括底座(11)、腰關節(12)、垂直導軌、垂直關節滑塊(13)、水平導軌、水平關節滑塊(14)、前大臂(21)、後大臂(22)、前後大臂連杆(23)、小臂(24)、第一輔助連杆(31)、第二輔助連杆(32)、第三輔助連杆(33)、第四輔助連杆(34)、三角形支架(35)和腕關節(40)。本實用新型依靠兩套相互串聯的四邊形機構來保持碼垛機器人腕關節的水平度，能夠廣泛應用在機器人作業任務上，產生良好的實際意義，經濟效益顯著。
文檔編號B25J9/06GK203109944SQ20132014065
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者劉國良 申請人:北京賽佰特科技有限公司